Come uno spruzzo d’acqua può migliorare il rendimento del motore
Far viaggiare un motore ad acqua potrebbe suonare strano, ma è solo una delle innovazioni in fase di sviluppo per la futura generazione di veicoli stradali. I veicoli elettrici sono sempre più diffusi nelle città, nel tentativo di risolvere il problema dei cambiamenti climatici, ma la maggior parte delle persone conta ancora su auto alimentate a benzina per viaggi più lunghi o tra paesi. Il progetto PaREGEn(si apre in una nuova finestra) affronta questa problematica cercando di ricavare ancora più efficienza dai motori a combustione interna tradizionali. Il progetto ha operato con due tipi di motori prototipo, uno su una Jaguar XE e l’altro su una Mercedes Classe E, spiega Simon Edwards, coordinatore di PaREGEn presso la società di consulenza ingegneristica Ricardo(si apre in una nuova finestra). Un consorzio di 17 organizzazioni industriali e di ricerca ha lavorato al progetto, ideando tecniche di modellizzazione e componentistica per sviluppare una nuova generazione di motori ad iniezione di combustibile altamente efficienti.
Più puliti e più verdi
I partner del progetto sono riusciti a ridurre le emissioni di anidride carbonica del 15 %, senza compromettere le prestazioni, e a ridurre il livello di particolato da 10 a 23 nm nello scarico del veicolo, in linea con i futuri standard Euro 6 RDE(si apre in una nuova finestra). A tal fine, il motore della Jaguar Land Rover è stato adeguato per viaggiare in economia, con elevate quantità di aria nella miscela di combustione, un processo noto come diluizione a secco. Invece per il motore Mercedes è stata impiegata una soluzione molto diversa. «L’abbiamo fatto funzionare con iniezione ad acqua, diluendo il carico che va nel motore per la combustione», spiega Edwards. «L’acqua ci ha permesso di aumentare l’efficienza del motore». Al momento, l’iniezione ad acqua è rara al di fuori delle auto ad alte prestazioni, ma Edwards spiega che la tecnologia sviluppata da PaREGEn è applicabile anche ai veicoli attualmente su strada. Oltre a queste innovazioni, il consorzio ha sviluppato molti nuovi componenti, in particolare per il controllo delle emissioni di scarico, usando nuovi catalizzatori e tecnologie di filtraggio. «Da fuori le auto non sembrano diverse, anche se i sistemi di controllo sono diversi, e l’hardware del motore, le pressioni di iniezione, la turbocompressione e il post-trattamento sono tutti cambiati», aggiunge Edwards.
Motore virtuale
La più grande sorpresa, fa notare, è stata lo sviluppo di un modello informatico convalidato in grado di anticipare il modo in cui le modifiche alla progettazione del motore influiranno sulle emissioni di particolato, una novità in questo campo. Ciò ha portato ad un sensore di particelle di benzina innovativo e virtuale, ora disponibile per essere applicato in altri settori. Il progetto ha usufruito del finanziamento del programma Orizzonte 2020-TRASPORTI dell’UE. «Questo sostegno ha incoraggiato tutti i partner ad unirsi, condividere e motivarsi l’uno con l’altro, a beneficio dell’industria e della società in generale», spiega Edwards. I prototipi di motore di PaREGEn dovevano rispondere ad un livello di maturità tecnologica pari a 7, ovvero dovevano dimostrare di funzionare in un veicolo in uno scenario reale. Secondo Edwards queste innovazioni possono ben figurare nel mercato di massa entro il 2030. Se le innovazioni del progetto venissero adottate su tutti i veicoli leggeri alimentati a benzina nell’UE nel 2030, si stima che le emissioni di particolato scenderebbero del 10 % rispetto al 2015 e le emissioni di anidride carbonica di 10 milioni di tonnellate all’anno.
